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作為一種大而龐雜的分子,蛋白質是生命的組成部分,是一切生命活動的基石。但是對於如此重要的一種物質,過去人們一直缺乏對於蛋白質間基本通訊情況的了解。
最近,普林斯頓團隊成功開發除了一種方法,可以精確查探蛋白質間的相互作用,為潛在癌症藥物和其他療法的研究打開了大門,其研究成果已經發表在最新一期的《科學》雜誌上。
這項突破性技術被命名為μMap,普林斯頓大學的研究團隊和默克公司的科學家用光催化劑對蛋白質及其鄰居進行標記,從而使它們在微觀領域中的精確觀測成為可能。該技術可以在10奈米的級別上,標識出某個蛋白質及其10-15個相鄰蛋白質。
文章通訊作者麥克米倫(David W. C. MacMillan)說:「通過一些關鍵的實驗,我們很快就能證明,蛋白質能夠在非常微小的距離內被標識出來,使我們確切地知道附近有什麼。這是前所未有的。對生物學來說,這就像突然打開電燈開關,看到周圍的一切一樣。」
在實驗中,光催化劑被選擇性地附著在細胞表面40000餘種蛋白質中的一種上。科學家用具有非常高的光子能量的藍光照射上去。催化劑吸收這種藍光後,將其光能轉換成化學能。
在這裡,科學家還利用了一種叫重氮嗪的有機分子。當重氮嗪非常接近催化劑時——在0.1奈米以內——催化劑轉化的部分化學能會作用到重氮嗪上。隨後,重氮嗪會發生劇烈反應,釋放出一種副產品碳烯。
這是一種極不穩定的特殊碳原子,會附著在任何它能附著的東西上,因此範圍內的許多蛋白質上都會出現它的身影。與此同時,碳烯的存在非常短暫,只有幾納秒的時機,這使得它們不可能出現在較遠的蛋白質身上。因此,它們的反應提供了所有相鄰分子的生動、實時快照,科學家可以用它們可以制造出一幅精確的微環地步圖。
這對於潛在的癌症治療非常重要,因為癌細胞存在的前提,就是它們通過PD-L1和PD-1蛋白質,向免疫細胞釋放了欺騙信號。如果能精確定位到相幹蛋白質的接觸情況,找到這種欺騙信號的傳播門路,就能將其切斷,從而殺死癌細胞。
「目前我們還不做癌症生物學,」麥克米倫表示,「但我們發明了這個工具,可以給你提供很多關於這些癌細胞的資訊。我們認為,通過這些資訊,你可以以這些蛋白質為目標,作為一種清除干擾信號的方法。如果能清除這些信號,免疫系統就能更好地追蹤癌細胞。」
參考文獻:
[1] https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1091.full
>曝光癌細胞的「欺騙」手段!普林斯頓大學成功探測到蛋白質間通訊狀況